張清林+李蜀予+肖力鑫

摘 要：寧夏銘嘉園林綠化有限公司郊外綠化工程水管長(zhǎng)距離輸送泄壓嚴(yán)重，造成噴淋困難，附近又無電源，無法通過增壓泵補(bǔ)償壓力。在項(xiàng)目成員的努力下，經(jīng)過多次試驗(yàn)，整理分析數(shù)據(jù)，探索并設(shè)計(jì)在管路加裝隔膜式氣壓密閉膨脹罐，成功解決了郊外沒有電源，無法使用電力拖動(dòng)的水泵補(bǔ)償管網(wǎng)壓力的問題，確保整個(gè)工程的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：輸送管；壓力降低；補(bǔ)償措施

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.18.104

1 前言

寧夏銘嘉園林綠化有限公司主要從事園林綠化工程的設(shè)計(jì)、施工，苗木、花卉、草坪的種植、培育、養(yǎng)護(hù)及銷售等建筑及市政工程。公司在郊外綠化施工過程中經(jīng)常要用水管長(zhǎng)距離輸送，遇到最大的麻煩就是管道水壓力損失。通常情況下公司采用的補(bǔ)償方法就是設(shè)置多個(gè)管道增壓泵，管道增壓泵就是安裝在管路上增壓的泵。一般所說的管道增壓泵指的是安裝在管路上輸送液體的泵，并不局限于某一種類或形式的泵，比如立式多級(jí)離心泵、臥式多級(jí)離心泵、立式單級(jí)離心泵、臥式單級(jí)離心泵、自吸式離心泵等都可以稱為管道增壓泵。但在使用過程要配備電源，然而郊外地區(qū)極少會(huì)有電源，所以公司急需一種能夠不通過電源就能實(shí)現(xiàn)管道壓力降低的補(bǔ)償設(shè)備，項(xiàng)目成員經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，整理分析數(shù)據(jù)，希望探索并設(shè)計(jì)一種其他的增壓設(shè)備來解決郊外沒有電源，無法使用電力拖動(dòng)的水泵補(bǔ)償管網(wǎng)壓力的問題，確保整個(gè)工程的正常運(yùn)行。

2 設(shè)計(jì)思路

要設(shè)計(jì)出供管道壓力補(bǔ)償設(shè)備，就要先計(jì)算水管道壓力損失。由水力學(xué)得知，管路壓力損失主要包括管道沿程壓力損失與局部壓力損失。流體在管道流動(dòng)時(shí)為克服摩擦阻力而損耗的能量稱為沿程壓力損失。摩擦阻力主要是流體與管壁及流體本身的內(nèi)部摩擦組成。水泵的管道系統(tǒng)包括管路及其附件，水管道壓力損失計(jì)算公式如下：

利用式（4）可以畫出水泵裝置的需要揚(yáng)程或管路系統(tǒng)特性曲線。通過水泵性能曲線可以看出每臺(tái)水泵在一定轉(zhuǎn)速下，都有自己的性能曲線，性能曲線反映了水泵本身潛在的工作能力，這種潛在的工作能力，在泵站的實(shí)際運(yùn)行中，就表現(xiàn)為在某一特定條件下的實(shí)際工作能力。水泵作為管路增壓裝置在特定流量和工作條件下的相關(guān)參數(shù)在選用時(shí)，需要考慮水泵本身所具有的性能，還需要考慮進(jìn)、出水位以及管道系統(tǒng)的性能參數(shù)。

依據(jù)以上的思路，并考慮到實(shí)際情況，郊外沒有電源，不能直接使用增壓泵，項(xiàng)目成員設(shè)計(jì)出來一個(gè)新的思路，在管路中加裝多個(gè)隔膜式氣壓密閉膨脹罐。如圖1所示，設(shè)備主要是由充氣閥、氣室、氣囊、水室四個(gè)部分組成。

按照上述公式，就要計(jì)算出長(zhǎng)距離水管輸送過程管道壓力損失，并計(jì)算出罐內(nèi)氮?dú)獾膲毫ρa(bǔ)償值。

3 設(shè)備組成

氣囊是采用天然橡膠、合成橡膠與纖維層進(jìn)行硫化后制成，具有非常好的韌性與伸縮性能，它與管道的進(jìn)出水口相接，接口處密封，要保證氣囊是一個(gè)密閉的型腔，能夠保持水室與氣囊外的氣室完全隔絕，氣囊和鋼罐之間的空間就是氣室，內(nèi)充氮?dú)?，因?yàn)榈獨(dú)饩哂泻軓?qiáng)的惰性及比熱容大的特點(diǎn)，特別適用。隔膜式氣壓密閉膨脹罐工作原理簡(jiǎn)單，因?yàn)闅怏w具有可壓縮性，當(dāng)管道中流體壓力發(fā)生變化時(shí)，氣體體積變化引起的水室體積增大或減少進(jìn)行吸納或補(bǔ)充作用。

根據(jù)波義耳氣體定律，當(dāng)水路壓力增高時(shí)，水體積增大，這時(shí)水室液體壓力大于氣室氣體壓力，部分水會(huì)被壓入罐內(nèi)的氣囊里，直到氣室氣體的壓力與水室水路壓力達(dá)到平衡。當(dāng)水路壓力降低時(shí)，水體積變小，這時(shí)氣室氣體壓力大于水室水路壓力，部分水會(huì)被壓回系統(tǒng)，起到對(duì)水路補(bǔ)充水量的作用。隔膜式氣壓密閉膨脹罐外壁設(shè)有壓力表，可以檢測(cè)充入氮?dú)饬?，根?jù)系統(tǒng)的最低需要壓力及最高運(yùn)行工作壓力控制工作狀態(tài)。由于隔膜式氣壓補(bǔ)償器的作用，罐體內(nèi)部在任何工作狀態(tài)下都保持正壓，成功解決了郊外沒有電源，無法使用電力拖動(dòng)的水泵補(bǔ)償管網(wǎng)壓力的問題，確保整個(gè)工程的正常運(yùn)行。

4 研究應(yīng)用情況

寧夏銘嘉園林綠化有限公司郊外綠化工程水管輸送距離通常在60～80千米，管道直徑為219毫米，壁厚為8毫米，因長(zhǎng)距離輸送，造成泄壓嚴(yán)重、噴淋困難，附近又無電源，無法通過增壓泵補(bǔ)償壓力。為解決以上問題，項(xiàng)目成員先進(jìn)行前期準(zhǔn)備工作，分析管網(wǎng)的復(fù)雜程度及壓力下降值，探索一條節(jié)能、高效、優(yōu)質(zhì)的壓力補(bǔ)償工藝方法。然后完成對(duì)收集資料的基礎(chǔ)分析，比較，探索出切實(shí)可行的技術(shù)工藝方案；并制定出實(shí)施計(jì)劃，并論證制訂的工藝方法的可行性。按照制定的在泄壓嚴(yán)重的管網(wǎng)中斷加裝由鋼質(zhì)外殼，橡膠隔膜內(nèi)膽構(gòu)成的儲(chǔ)能器件，也就是隔膜式氣壓密閉膨脹罐，20～30千米可以設(shè)置一個(gè)，每個(gè)罐的規(guī)格是直徑1.2米，高度2米，水室和氣室的初始設(shè)計(jì)空間比為1：1，氣室氮?dú)獾某跏級(jí)毫?.4Mpa。制作的膨脹罐具有以下多個(gè)特點(diǎn)：一次充氣可保持長(zhǎng)久使用，試驗(yàn)中可以使用4個(gè)月左右；罐體為密閉裝置，氣體與水相互不接觸，保證水質(zhì)不會(huì)受到外界的污染；設(shè)備占地面積少、安裝快、投資少、操作維修方便；能自動(dòng)消除管道中的水錘及噪音；在水管輸送系統(tǒng)中能起增加水壓和自動(dòng)補(bǔ)水作用。設(shè)備在調(diào)試組裝中使用了測(cè)溫儀、放大鏡、氣錘、手錘、扁鏟、手電、焊鉗、焊帽、焊條（焊前需烘干）、焊接設(shè)備、角向光機(jī)、內(nèi)磨機(jī)、水壓試驗(yàn)設(shè)備、工具、材料等加工設(shè)備。膨脹罐現(xiàn)場(chǎng)安裝試運(yùn)行，有效的解決了郊外沒有電源，無法使用電力拖動(dòng)的水泵補(bǔ)償管網(wǎng)壓力的問題，確保整個(gè)工程的正常運(yùn)行，完成最終結(jié)果（總體文本）并在該公司推廣應(yīng)用，效果良好。

5 結(jié)束語

（1）郊外沒有電源時(shí)，隔膜式氣壓密閉膨脹罐是長(zhǎng)距離水路管道輸送非常有效的方法，解決了水泵補(bǔ)償管網(wǎng)壓力的問題。

（2）隔膜式氣壓密閉膨脹罐的使用在制定合理的技術(shù)方案后需要操作人員的耐心、細(xì)致的施焊和技術(shù)團(tuán)隊(duì)的相互配合。

（3）通過整改體現(xiàn)了學(xué)校服務(wù)地方企業(yè)的精神，為企業(yè)節(jié)省了增加費(fèi)用，在企業(yè)內(nèi)得到廣泛推廣，為今后的管道增壓工作提供了有效的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)方法。

參考文獻(xiàn)

[1]曾曉渝. 離心泵并聯(lián)狀態(tài)下運(yùn)行及調(diào)節(jié)[J]. 重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2010.

[2]周傳錦.長(zhǎng)距離蒸汽管道供熱技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)踐探微[J].中國(guó)電業(yè)（技術(shù)版），2016，（01） .

[3]楊懷濱，張強(qiáng).大港輕紡經(jīng)濟(jì)區(qū)長(zhǎng)距離輸送蒸汽管網(wǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)淺談[J].區(qū)域供熱，2015，（05） .

[4]程海潮.電廠蒸汽長(zhǎng)距離供熱的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，（17）.

[5]晏洪浩. 蒸汽管網(wǎng)長(zhǎng)距離輸送的設(shè)計(jì)探討[J].科技與企業(yè)， 2014，（11） .